심층 석탄 채굴이 다층 대수층에 미치는 영향

중국 북부 산시성 무우스 사지의 다하이즈 탄광 지역은 심층 석탄 채굴로 인해 지하수 안정성이 심각하게 교란되고 있으나, 다층 대수층의 수리지질학적 기능 변화에 대한 장기적이고 다규모적인 이해는 부족합니다. 본 연구는 수리지화학적 분석과 다양한 동위원소 추적자(δ2H, δ18O, δ34S, δ18O 황산염, 222Rn)를 활용하여 석탄 채굴 전 과정에 걸친 다층 대수층 수리지질 기능의 시공간적 변화 특성과 주요 제어 메커니즘을 규명했습니다. 연구 결과, 자유면 대수층(PW)과 안딩층 피압 대수층(ADCW)은 안정적인 수리지질 기능을 유지했습니다. PW는 주로 강우 침투 시 석탄 맥석에서 용출된 황산염의 영향을 받았으며, ADCW는 수직 누출 재충전 감소로 인해 수질이 다소 개선되었습니다. 반면, 지뤄층 피압 대수층(ZLCW)은 확장되는 수리전도성 균열대(WCFZ)로 인해 심각한 기능 저하를 겪었습니다. WCFZ는 수리 경사를 낮추고 지하수 흐름을 늦추며 증발암 용해를 촉진했습니다. 또한, WCFZ는 ZLCW와 갱내수(MW) 사이의 수리적 연결성을 강화하고, 양이온 교환, 탄산염 용해 및 라돈 방출을 가속화하여 두 대수층에서 SO42-, δ18O, δ34S, 222Rn의 동시 농축을 유발했습니다. 본 연구는 탄광 지역 대수층의 수리지질 기능 변화를 유도하는 메커니즘에 대한 이해를 심화하는 데 기여합니다.